高二物理竞赛电介质的极化 课件

一.电介质的分类从分子由正、负电荷重心的分布来看，电介质可分为两类。(1)分子内正、负电荷的重心不相重合，其间有一定距离——极性分子如氯化氢(HCl)、水(H2O)、甲醇(CH3OH)等。电矩为：p=ql固有电矩a.极性分子+lp1电介质的极化讨论题：在均匀电场中分别有一个介质球和一个介质中的球形空腔，问极化电荷的电场是加强还是削弱球心处的电场？E0E0削弱增强++++++－－－－－－E’•++++++－－－－－－E’•enenenen讨论题：电介质在外电场中极化后，两端出现等量异号电荷，若把它截成两半后分开，再撤去外电场，问这两个半截的电介质上是否带电？为什么？不带电分析：因为电介质极化后所带的电荷是束缚电荷，不能象导体中的自由电荷那样能用传导的方法引走。所以当电介质被截成两半后撤去外电场，极化的电介质又恢复原状，仍保持中性。3.电介质内部的体束缚电荷在电介质内部作任一封闭曲面S由于极化而越过dS面向外移出封闭面的电荷为：通过整个封闭面向外移出的电荷为：体束缚电荷的产生PSendS电介质是中性的，根据电荷守恒定律，由于电极化而在封闭面内留下的多余的电荷为：表明：封闭面内的体束缚电荷等于通过该封闭面的电极化强度通量的负值。5.电介质的击穿外加电场不强电介质被极化外加电场很强电介质被击穿分子中的正负电荷被拉开而变成可以自由移动的电荷。若大量的这种自由电荷的产生，电介质的绝缘性就会遭到明显的破坏而变成导体。

——电介质的击穿介电强度（或击穿场强）：一种电介质材料所能承受的不被击穿的最大电场强度。2.有电介质存在的高斯定律，电位移矢量

DE：所有电荷产生的总电场由高斯定律可知：又体束缚电荷为：dielectricconductorPdS推导

D

的高斯定律用图S引入电位移矢量：辅助物理量说明：通过任意封闭曲面的电位移通量等于该封闭面包围的自由电荷的代数和。D的高斯定律在无电介质的情况下，P=0，电位移矢量

D介电常量注意：该关系式是点点对应关系。对于各向同性介质而言，E

和D

同向。(1)D

高斯定律注意：D

高斯定律所表达的，只是高斯面上的D

通量与高斯面内自由电荷总量的整体关系。而高斯面上任一点的D

与所有的电荷有关。讨论D

和束缚电荷密切相关(2)由曲面上电位移D

和场强E

的通量与面内自由电荷

、束缚电荷的关系：电位移线从正的自由电荷发出，终止于负的自由电荷。电场线起止于包括自由电荷和束缚电荷在内的一切正、负电荷。讨论题：在带电两块金属板之间有一层与板平行的均匀电介质，图中给出了两组力线，试问，哪一组线是D

线，哪一组线是E

线？分析：两块金属板上分别带有正、负自由电荷，而电介质板上、下表面分别带有正、负束缚电荷。D

线E

线(1)(2)+Q-Q+-3.利用D

高斯定律分析有电介质存在的电场分布步骤由已知的自由电荷的分布，由D

高斯定律求解出D

的分布；利用求出E

的分布。利用可求出电介质的P。利用求出面电荷分布。例5-3-1＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－－U0D2E2－－－－－＋＋＋＋＋D1E1求：U？电介质上下表面的面束缚电荷密度？U＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－－解：未充电介质以前，下底面上底面D=0侧面D2E2－－－－